聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶是一种常见的温敏性材料。其体积相转变温度(VPTT)在31℃左右,非常接近人体温度。在低温下,PNIPAM微凝胶处于高度亲水的溶胀状态；当温度升高到体积相转变温度以上时,微凝胶逐渐变得疏水,发生体积收缩。PNIPAM微凝胶在生物医学领域中应用广泛,尤其是在药物控释、生物传感和组织工程等方面。它不仅可以以胶体分散液的形式,而且容易组装形成二维组装体和三维组装体而发挥作用。二维组装体主要包括单层薄膜和层层自组装多层膜,三维组装体主要有结构有序的胶体晶体和无序的通过微凝胶聚集形成的水凝胶。本文中,主要在PNIPAM微凝胶三维组装体的制备和应用方面进行了进一步的研究和探索。通过改变表面活性剂的含量,合成了一系列的具有不同粒径的PNIPAM微凝胶。通过简单的加热-冷却循环过程,首次得到了由不同大小的微凝胶软球组装形成的二元胶体晶体三维组装体。通过反射光谱和微分干涉差显微镜等表征手段,表明微凝胶大球形成了面心立方(fcc)结构,微凝胶小球位于大球形成的八面体空隙内,得到的二元胶体晶体具有类似于氯化钠的晶体结构。微凝胶大球和小球的尺寸比及数目比都会对形成的二元胶体晶体的结晶度有所影响。通过改变所用微凝胶的浓度,可以调节二元胶体晶体的光子带隙；通过引入硬球,可以调节衍射峰的强度。得到的二元胶体晶体组装体也具有良好的温敏性,有望应用于传感和显示领域。微凝胶热致凝胶化形成的水凝胶三维组装体可以作为细胞支架,细胞可以在其内部生长,形成多细胞球。但是细胞聚集和形成多细胞球的过程非常缓慢。壳聚糖经过Michael反应而在生理条件下可溶,然后与经过高碘酸钠处理而表面带有醛基的细胞混合,通过形成希夫碱可以快速有效地将细胞聚集起来。通过调节壳聚糖的含量以及聚集反应的时间可以调控细胞的聚集行为。形成的细胞聚集体仍然具有良好的活性和蛋白分泌能力。该聚集方法适用于多种细胞,操作简便,对细胞无明显毒害。将形成的细胞聚集体包埋在PNIPAM/PEG (聚乙二醇)水凝胶支架中,可以加速多细胞球的形成。无论是多细胞球的大小,还是细胞的数目,都会显著增加,可以满足器官打印的需要。制备“核壳”形态的微凝胶是使微凝胶具有多功能化的一种重要方法。这里合成了一系列的核内或者壳内交联程度不同的以NIPAM和丙烯酸(AA)共聚物为核,以PNIPAM为壳的P(NIPAM-AA)/PNIPAM核壳微凝胶以及反相的PNIPAM/P(NIPAM-AA)核壳微凝胶,采用动态光散射研究了其在不同pH值下的温敏性行为。首次利用流变仪的动态升温模量测试(DTRT)研究了这种“软”的核壳微凝胶的热凝胶化形成三维的水凝胶组装体的行为。意外的是,当温度大于纯的PNIPAM壳的凝胶化温度(Tg)时,核壳微凝胶仍不凝胶化,其Tg远大于纯的壳微凝胶的Tg,且壳层越薄,Tg越高。增加核内交联度,Tg相应地减少；增加壳上交联度,Tg却无显著的变化。减少pH值,Tg相应地降低,且其变化趋势与pH值减少引起的AA基团带电量的减少趋势比较一致。我们认为原因是,当温度升高到壳层的Tg时,受收缩的壳层的抑制,溶胀的核内一部分相对亲水的基团或链段会穿过薄的壳层的孔隙伸展到微凝胶的表面,从而阻碍微凝胶的聚集和凝胶化。Zeta电位和浊度的结果也支持这一结论。这为我们利用核壳微凝胶作为可注射的水凝胶支架以及药物释放载体进行细胞三维培养奠定了有力的基础。